Un nuevo estudio de neurocientíficos del MIT revela que una mutación genética asociada con el autismo desempeña un papel fundamental en la formación y maduración de las sinapsis, las conexiones que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí.
Muchas variantes genéticas se han relacionado con el autismo, pero solo unas pocas son lo suficientemente potentes como para inducir el trastorno por sí mismas. Entre estas variantes, las mutaciones en un gen llamado Shank3 se encuentran entre las más comunes y ocurren en aproximadamente el 0.5 por ciento de las personas conautismo.
Los científicos saben que Shank3 ayuda a las células a responder al aporte de otras neuronas, pero debido a que hay otras dos proteínas de Shank, y las tres pueden reemplazarse entre sí de ciertas maneras, ha sido difícil determinar exactamente qué están haciendo las proteínas de Shank.
"Claramente está regulando algo en la neurona que está recibiendo una señal sináptica, pero algunas personas encuentran un papel y otras encuentran otro", dice Troy Littleton, profesor de los departamentos de Biología y de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, unmiembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, y autor principal del estudio: "Hay mucho debate sobre lo que realmente hace en las sinapsis".
La clave del estudio es que las moscas de la fruta, que el laboratorio de Littleton utiliza para estudiar las sinapsis, solo tienen una versión del gen Shank. Al eliminar ese gen, los investigadores eliminaron todas las proteínas Shank de las moscas.
"Este es el primer animal en el que hemos eliminado por completo todas las proteínas de la familia Shank", dice Kathryn Harris, científica investigadora del Instituto Picower y autora principal del artículo, que aparece en la edición del 25 de mayo del Revista de Neurociencia .
organización sináptica
Los científicos ya sabían que las proteínas Shank son proteínas de armazón, lo que significa que ayudan a organizar los cientos de otras proteínas que se encuentran en la sinapsis de una célula postsináptica, una célula que recibe señales de una célula presináptica. Estas proteínas ayudan a coordinarrespuesta de la célula a la señal entrante.
"Shank es esencialmente un centro de señalización", dice Harris. "Atrae a muchos otros socios y desempeña un papel organizativo en la membrana postsináptica".
En las moscas de la fruta que carecen de la proteína Shank, los investigadores encontraron dos efectos dramáticos. Primero, las células postsinápticas tenían muchos menos botones, que son los sitios donde se produce la liberación de neurotransmisores. Segundo, muchos de los botones que se formaron no se desarrollaron adecuadamente;es decir, no estaban rodeados por todas las proteínas postsinápticas que normalmente se encuentran allí, que son necesarias para responder a las señales sinápticas.
Los investigadores ahora están estudiando cómo esta reducción en las sinapsis funcionales afecta el cerebro. Littleton sospecha que el desarrollo de los circuitos neuronales podría verse afectado, lo que, si lo mismo ocurre en humanos, puede ayudar a explicar algunos de los síntomas observados en personas autistas.
"Durante las ventanas críticas de aprendizaje social y de idiomas, reestructuramos nuestras conexiones para impulsar patrones de conectividad que respondan a recompensas e interacciones sociales y de lenguaje", dice. "Si Shank está haciendo cosas similares en el cerebro de los mamíferos, uno podría imaginar potencialmentehacer que esos circuitos se formen de manera relativamente normal desde el principio, pero si no maduran adecuadamente y no forman el número adecuado de conexiones, eso podría conducir a una variedad de defectos de comportamiento ".
Sin embargo, determinar un vínculo exacto con los síntomas del autismo sería difícil de hacer en los estudios de moscas de la fruta.
"Aunque las máquinas moleculares centrales que permiten que las neuronas se comuniquen están altamente conservadas entre las moscas de la fruta y los humanos, la anatomía de los diversos circuitos que se forman durante la evolución es bastante diferente", dice Littleton. "Es difícil saltar de un defecto sinápticoen el vuelo a un fenotipo similar al autismo porque los circuitos son muy diferentes "
Un enlace inesperado
Los investigadores también mostraron, por primera vez, que la pérdida de Shank afecta a un conjunto conocido de proteínas que comprenden la vía de señalización Wnt también conocida como Wingless. Cuando una proteína Wnt se une a un receptor en la célula,inicia una serie de interacciones que influyen en los genes que se activan. Esto, a su vez, contribuye a muchos procesos celulares, incluido el desarrollo embrionario, la regeneración de tejidos y la formación de tumores.
Cuando falta la caña de las moscas de la fruta, la señalización de Wnt se interrumpe porque el receptor que normalmente se une a Wnt no puede ser internalizado por la célula. Normalmente, un pequeño segmento del receptor activado se mueve al núcleo celular e influye en la transcripción de genesque promueven la maduración de las sinapsis. Sin Shank, la señalización de Wnt se ve afectada y las sinapsis no maduran completamente.
El hallazgo plantea la posibilidad de tratar el autismo con medicamentos que promueven la señalización Wnt, si se encuentra la misma conexión en humanos.
"Debido a que el enlace a la señalización Wnt es nuevo y no se ha recogido en estudios de mamíferos, realmente esperamos que eso pueda inspirar a las personas a buscar una conexión con la señalización Wnt en modelos de mamíferos, y tal vez eso pueda ofrecer otra vía paracómo se podría contrarrestar la pérdida de Shank ", dice Harris.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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